一种8-羟基喹啉的合成方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种8-羟基喹啉的合成方法，属于有机合成技术领域。
【背景技术】：
[0002] 8-羟基喹啉是一个重要的有机合成中间体，其合成工艺及衍生物的制备、生物活 性的研究是目前化学、药学和医学界的热点内容之一。8-羟基喹啉作为性能优异的金属离 子螯合剂，已广泛应用于冶金工业和分析化学中的金属元素化学分析、金属离子的萃取、光 度分析和金属防腐。由于8-羟基喹啉以及衍生物大多数具有生物活性，在医药工业领域内 的应用也十分广泛。8-羟基喹啉直接用作消毒剂，它的卤化衍生物、硝化以及N-氧化物是合 成药物的原料，还作为合成农药、染料和其他功能材料的中间体。如把8-羟基喹啉键合在高 分子树脂上，使其高分子化，在分析、环境和材料以及电致发光、导电聚合物等方面有广。
[0003] 现有技术中8-羟基喹啉的制备方法有喹啉磺化碱融、氯代喹啉水解，氨基喹啉水 解和Skraup合成等四种方法。生产规模约在几百吨/年8-羟基喹啉的制备方法主要是以喹 啉为原料，经过磺化，碱融，中和，蒸馏和水蒸汽蒸馏等过程得到。由于喹啉的资源有限，这 种方法受到一定程度的限制。以8-氨基或8-卤代喹啉为原料，经水解反应得到8-羟基喹啉， 该种方法原料难以获得，所以只有一些特殊结构的8-羟基喹啉衍生物制备才有价值。 Skraup合成法是以邻氨基苯酚、甘油或丙烯醛为主要原料，经过环合、中和、蒸馏和重结晶 等工序得到8-羟基喹啉。该法使用的原料工业上可大量供应，因此是生产8-羟基喹啉最有 前景的合成方法。
[0004] Skraup合成法最初是用邻氨基苯酸、浓硫酸、甘油和邻硝基苯酸共热得到8-羟基 喹啉。在这个反应中，甘油在高温（120-180°C)下受浓硫酸的作用脱水形成丙烯醛，再与邻 氨基酸缩合为二氢喹啉，二氢喹啉被邻硝基苯酸氧化为8-羟基喹啉，而邻硝基苯酸被还原 为邻氨基酚。该方法经过不断的改进，可以得到90%以上的收率。这些改进包括用乙酸代替 大部分的硫酸，加入硫酸亚铁和硼酸来缓和剧烈的反应，以减少焦油的生成量。除了用硝基 物作为氧化剂外，砷酸、钒酸、三氧化铁、四氯化锡、硝基苯磺酸、碘等也可选用为该反应的 氧化剂。
[0005] 但是以甘油为原料的8-羟基喹啉的合成路线存在以下缺点:每摩尔的邻氨基苯酚 需要3mo 1的甘油，2-3mol的浓硫酸，反应后要用碱中和，废液中含有大量的有机物和无机 盐。反应体系中存在水分即会降低浓硫酸浓度，达不到脱水生成丙烯醛的目的，严重影响产 量及产率。目前该法主要有以下几方面的进展:把甘油换成丙烯醛，降低反应的温度，提高 收率，减少焦油的生成。由于甘油的价格高，而且在Skraup反应中是过量加入的，用甘油为 原料的路线无法低成本地工业化生产8-羟基喹啉，而丙烯醛可以用丙烯或乙醛低成本制 备，市场可大量供应。在合成工艺中添加如乙酸等有机酸，可以提高收率或者稳定工艺收 率。
[0006] 本发明改进Skraup合成法，添加无水硫酸铜和氧化f丐，提高8-羟基喹啉质量，同时 提高反应速率，并且保证反应产率，具有较高的经济效益。
【发明内容】
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[0007] 本发明所解决的技术问题：
[0008] 改进Skraup合成法以甘油为原料的8-羟基喹啉的合成路线的合成工艺，提高8-轻 基喹啉质量、同时提高反应速率、保证反应产率。
[0009] 本发明提供如下技术方案：
[0010] -种8-羟基喹啉的合成方法，以甘油和邻氨基苯酚为原料发生环化反应得到8-羟 基喹啉，将邻氨基苯酚、浓硫酸、丙三醇、邻硝基苯酚、无水硫酸铜和氧化钙共热得到8-羟基 喹啉。
[0011] 优选的，在洗净并且干燥的圆底烧瓶中加入干燥磁子一颗，添加丙三醇、无水硫酸 铜和氧化钙，一边搅拌一边滴加浓硫酸；
[0012] 滴加浓硫酸后加热回流1小时，添加邻氨基苯酚，搅拌20分钟；
[0013] 继续添加浓硫酸，加热升温至130°C，反应0 · 5-1个小时；
[0014] 添加邻硝基苯酚，温度保持在135_140°C，反应2-3个小时；
[0015] 将圆底烧瓶降温冷却后添加蒸馏水，搅拌后添加质量浓度为20 %的氢氧化钾溶液 中和烧瓶中溶液，调节pH值为7.5-8;
[0016] 添加水多次萃取后取有机层，干燥后抽滤得到溶液，旋转蒸发除去有机溶液，析出 固体，得到8-羟基喹啉。
[0017]优选的，所述无水硫酸铜级别为分析纯。
[0018] 优选的，所述氧化钙的级别为分析纯。
[0019] 优选的，所述无水硫酸铜和氧化钙添加的重量比为2:1-4。
[0020] 优选的，所述无水硫酸铜和氧化钙添加总量为丙三醇重量的0.5-2倍。
[0021]无水硫酸铜化学式CuS04，一遇水变蓝，通常实验用作证明有无水分存在，可以当 做干燥剂使用，无水硫酸铜在化学工业中用来制取其它铜盐的重要原料。主要用于船底防 污漆原料，干燥剂，催化剂等方面。无水硫酸铜也用于制取波尔多液。本发明利用硫酸铜吸 附体系中的水分，变成五水硫酸铜，提高反应效率，同时铜离子可以催化反应，提高反应速 率。
[0022] 氧化钙为白色或带灰色块状或颗粒，对湿敏感，易从空气中吸收二氧化碳及水分。 溶于水成氢氧化钙并产生大量热，溶于酸类、甘油和蔗糖溶液，几乎不溶于乙醇。利用氧化 钙吸收体系内的水分，提高体系反应速率，同时氧化钙吸收水分会释放大量的热量，降低反 应过程中加热所提供的能耗，节约生产成本，同时对反应过程无不良影响。
[0023] 本发明方法的操作步骤及实验现象为：
[0024] 1.在洗净并且干燥的50ml圆底烧瓶中加入干燥磁子一颗，添加丙三醇、无水硫酸 铜和氧化钙，一边搅拌一边滴加浓硫酸；
[0025] 2.滴加浓硫酸后加热回流1小时，添加邻氨基苯酚，搅拌20分钟；
[0026] 3.继续添加浓硫酸，加热升温至130°C，反应过程中放热，反应0.5-1个小时，反应 完毕后温度恒定保持在130-140 °C之间。
[0027] 4.添加邻硝基苯酚，温度保持在135_140°C，反应2-3个小时；
[0028] 5.将圆底烧瓶降温冷却后添加蒸馏水，搅拌后添加质量浓度为20 %的氢氧化钾溶 液中和烧瓶中溶液，调节pH值为7.5-8;
[0029] 6.添加水多次萃取后取有机层，干燥后抽滤得到溶液，旋转蒸发除去有机溶液，析 出固体，得到8-羟基喹啉。
[0030] 本发明的合成路线为：
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